活性炭改性及其对金硫代硫酸根络离子吸附特性研究

发布时间：2017-09-25 13:17

  本文关键词：活性炭改性及其对金硫代硫酸根络离子吸附特性研究

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【摘要】：硫代硫酸盐提金技术因对环境友好,可处理复杂矿石而备受关注。但浸出液中的金无法有效回收,尚未形成技术经济性与氰化炭浆法(CIP)相媲美的工艺流程。活性炭具有良好的吸附性能,被广泛应用于氰化提金工艺中,但活性炭对Au(S203)23-吸附能力很弱,从而阻碍了硫代硫酸盐提金技术的工业化应用。因此,研发能够高效吸附Au(S2O3)23-的活性炭对硫代硫酸盐提金法的工业应用具有重要意义。本论文采用不同方法对活性炭进行改性,并将其用于吸附Au(S2O3)23-,最终制备出了能高效吸附Au(S2O3)23-的活性炭。通过XRD、BET、FTIR等表征分析手段对改性活性炭的晶体结构、比表面积、总孔容、表面化学性质等进行了分析；采用XPS表征研究了改性活性炭表面活性物质的化合态,探讨了改性活性炭吸附Au(S2O3)23-的机理以及各种离子对吸附金的影响。研究结果表明,未改性活性炭对Au(S2O3)23-几乎没有吸附能力。以氯化铜或硝酸银合成的类普鲁士蓝化合物改性活性炭,对Au(S2O3)23-有很强的吸附能力。通过对“过渡金属盐溶液浸渍—焙烧—亚铁氰化钾溶液浸渍”改性工艺流程的优化,制备出的亚铁氰化铜改性活性炭(AC-CuFC)和亚铁氰化银改性活性炭(AC-AgFC)对Au(S203)23-的吸附率分别达85.7%和78.9%。改性活性炭吸附Au(S2O3)23-的实验研究表明,溶液pH值为5-7.2时,适量的溶解氧、较高的吸附温度有利于AC-CuFC和AC-AgFC对Au(S2O3)23-的吸附。采用FTIR、XPS等研究AC-CuFC和AC-AgFC吸附Au(S2O3)23-的机理表明,在吸附过程中Au+与改性活性炭上的H+、Cu2+或Ag+发生交换吸附,并最终被Fe(CN)64-还原成单质金。吸附等温线拟合研究发现,AC-CuFC和AC-AgFC吸附Au(S2O3)23-的过程均符合Freundlich等温模型。吸附动力学研究发现,在不同温度、不同浓度下,AC-CuFC吸附Au(S2O3)23-的过程符合伪二级动力学模型,而AC-AgFC吸附Au(S2O3)23-的过程符合粒子内扩散模型。在温度为50℃,金浓度为100mg/L时,AC-CuFC和AC-AgFC对金的最大负载量分别为2.81kg/tAC和3.35kg/tAC。研究溶液中浸金试剂、含硫离子以及金属离子对AC-CuFC吸附Au(S2O3)23-的影响发现,AC-CuFC对Au(S2O3)23-的吸附率随Cu2+、NH3、en、S2O32-、SO42-、S2O23-和S4O621-浓度的增加而减小,随NH3/Cu2+或en/Cu2+摩尔比的增加而升高。金属离子对AC-CuFC吸附Au(S2O3)23-的影响比较复杂,溶液中存在少量(5mg/L)的Ag+、Pb2+、Zn2+、Co2+时,可提高改性活性炭对金的吸附率。但溶液中Ag+、Pb2+、Zn2+与Co2+离子浓度过高,可生成金属氢氧化物沉淀Me(OH)x覆盖在改性活性炭的表面,从而阻碍活性炭对金的吸附。金属离子对吸附金的影响顺序为：Zn2+Co2+≈Pb2+Ag+。载金碳解吸实验研究表明,0.5mol/L的硫化钠具有解吸率高、解吸速率快等优点；0.1mol/L的双氧水对解吸后的活性炭有较好的再生效果。通过活性炭的改性-吸附-解吸-再生5次循环后,改性活性炭对金的吸附率仍可达80%,表明活性炭改性吸附回收Au(S2O3)23-具有很好的应用前景。
【关键词】：金 硫代硫酸盐 活性炭 改性 回收
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD953
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 绪论13-44
• 1.1 硫代硫酸盐提金技术研究进展13-16
• 1.1.1 金的湿法提取技术简介13-14
• 1.1.2 硫代硫酸盐提金进展简介14
• 1.1.3 硫代硫酸盐提金机理14-16
• 1.2 硫代硫酸盐提金溶液化学16-24
• 1.2.1 硫代硫酸盐溶液化学16-18
• 1.2.2 金-氨-硫代硫酸盐体系溶液化学18-19
• 1.2.3 铜-氨(多胺)-硫代硫酸盐体系溶液化学19-24
• 1.3 影响硫代硫酸盐浸金的主要因素24-30
• 1.3.1 硫代硫酸盐浓度的影响24-25
• 1.3.2 氨浓度的影响25
• 1.3.3 铜离子浓度的影响25-26
• 1.3.4 pH值的影响26
• 1.3.5 氧的影响26-27
• 1.3.6 浸出温度的影响27
• 1.3.7 伴生矿物的影响27-28
• 1.3.8 助浸剂的影响28
• 1.3.9 其他因素的影响28
• 1.3.10 常见浸出实例28-30
• 1.4 硫代硫酸盐浸金液中金的回收30-34
• 1.4.1 置换法回收金30
• 1.4.2 树脂法回收金30-32
• 1.4.3 溶剂萃取法回收金32-33
• 1.4.4 电沉积法回收金33
• 1.4.5 介孔硅吸附回收金33-34
• 1.5 活性炭回收硫代硫酸盐浸金液中的金34-42
• 1.5.1 活性炭孔结构与表面性质34-36
• 1.5.2 活性炭改性方法36-38
• 1.5.3 活性炭再生方法38-40
• 1.5.4 活性炭在提金中的应用40-42
• 1.5.5 活性炭回收金的优点42
• 1.6 论文研究的内容及意义42-44
• 1.6.1 硫代硫酸盐提金法存在的问题42-43
• 1.6.2 论文研究问题的提出、研究内容及意义43-44
• 第二章 实验材料及研究方法44-49
• 2.1 试剂及设备44-45
• 2.1.1 主要试剂44-45
• 2.1.2 主要仪器设备45
• 2.2 连三硫酸盐的合成45-46
• 2.3 含Au(S_2O_3)_2~(3-)模拟浸金液的配制46
• 2.4 吸附与解吸实验方法46-47
• 2.4.1 吸附实验方法46
• 2.4.2 解吸实验方法46-47
• 2.5 实验分析方法47-49
• 2.5.1 化学分析方法47
• 2.5.2 仪器分析方法47-49
• 第三章 活性炭改性及其吸附金硫代硫酸根络离子49-69
• 3.1 未改性活性炭吸附Au(S_2O_3)_2~(3-)49-51
• 3.1.1 不同基质未改性活性炭吸附Au(S_2O_3)_2~(3-)49-50
• 3.1.2 椰壳活性炭的物理特性50-51
• 3.2 物理改性吸附Au(S_2O_3)_2~(3-)51-53
• 3.3 化学改性吸附Au(S_2O_3)_2~(3-)53-58
• 3.3.1 酸改性吸附Au(S_2O_3)_2~(3-)53-54
• 3.3.2 碱改性吸附Au(S_2O_3)_2~(3-)54-55
• 3.3.3 氧化改性吸附Au(S_2O_3)_2~(3-)55-56
• 3.3.4 有机物改性吸附Au(S_2O_3)_2~(3-)56-57
• 3.3.5 金属盐改性吸附Au(S_2O_3)_2~(3-)57-58
• 3.4 类普鲁士蓝化合物改性吸附Au(S_2O_3)_2~(3-)58-61
• 3.5 亚铁氰化物改性工艺优化吸附Au(S_2O_3)_2~(3-)61-67
• 3.5.1 不同碳材料改性对吸附金的影响61-63
• 3.5.2 改性工艺对吸附金的影响63-65
• 3.5.3 不同过渡金属离子浓度改性对吸附金的影响65
• 3.5.4 不同亚铁氰化钾浓度改性对吸附金的影响65-66
• 3.5.5 改性时间对吸附金的影响66-67
• 3.6 本章小结67-69
• 第四章 亚铁氰化物改性活性炭吸附金机理研究69-87
• 4.1 吸附液性质对改性活性炭吸附Au(S_2O_3)_2~(3-)的影响69-72
• 4.1.1 pH值的影响69-70
• 4.1.2 吸附温度和Au(S_2O_3)_2~(3-)浓度对吸附的影响70-71
• 4.1.3 吸附液中氧的影响71-72
• 4.2 吸附过程模拟72-79
• 4.2.1 吸附等温线72-74
• 4.2.2 吸附动力学74-79
• 4.3 吸附物质表征及机理探讨79-85
• 4.3.1 改性活性炭吸附前后IR表征79
• 4.3.2 改性活性炭吸附前后SEM表征79-80
• 4.3.3 改性活性炭吸附前后XPS表征80-85
• 4.4 本章小结85-87
• 第五章 各种离子对改性活性炭吸附金的影响87-107
• 5.1 浸出液本底试剂对金吸附的影响87-91
• 5.1.1 Cu~(2+)浓度的影响87-88
• 5.1.2 NH_3浓度的影响88-89
• 5.1.3 en浓度的影响89
• 5.1.4 NH_3/Cu~(2+)摩尔比的影响89-90
• 5.1.5 en/Cu~(2+)摩尔比的影响90-91
• 5.2 含S离子对金吸附的影响91-95
• 5.2.1 S_2O_3~(2-)浓度的影响92-93
• 5.2.2 SO_4~(2-)浓度的影响93
• 5.2.3 SO_3~(2-)浓度的影响93-94
• 5.2.4 S_4_6~(2-)浓度的影响94-95
• 5.3 实际浸出液中难免金属离子对金吸附的影响95-105
• 5.3.1 Ag~+对吸附的影响96-98
• 5.3.2 Pb~(2+)对吸附的影响98-99
• 5.3.3 Zn~(2+)对吸附的影响99-101
• 5.3.4 Co~(2+)对吸附的影响101-105
• 5.4 本章小结105-107
• 第六章 载金碳解吸及再生循环研究107-117
• 6.1 载金碳的解吸107-110
• 6.1.1 载金碳的不同解吸方法探索107-108
• 6.1.2 硫化钠浓度对金解吸的影响108-109
• 6.1.3 解吸机理探讨109-110
• 6.2 活性炭的再生110-114
• 6.2.1 活性炭不同再生方法探索111-112
• 6.2.2 试剂浓度对再生的影响112
• 6.2.3 再生机理探讨112-114
• 6.3 活性炭的循环利用114-115
• 6.4 本章小结115-117
• 第七章 结论及创新点117-120
• 7.1 主要结论117-118
• 7.2 创新点118-119
• 7.3 后续研究展望119-120
• 致谢120-121
• 参考文献121-134
• 附录A 吸附等温线类型134-135
• 附录B 改性活性炭吸附金前后的XPS全谱图135-136
• 附录C 金属离子与不同配体的络合常数136-137
• 附录D 攻读博士期间研究成果及参与项目137-138

【参考文献】

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1 崔毅琦;无氨硫代硫酸盐法浸出硫化银矿的工艺和机理研究[D];昆明理工大学;2009年

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本文编号：917559